嵌入式計算機技術(shù)的快速發(fā)展和社會需求的推動使得G1S技術(shù)逐漸應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中，構(gòu)成嵌入式GIS。嵌入式GIS成了當前GIS發(fā)展的一個熱門和重要研究方向。它具有數(shù)據(jù)采集、地圖瀏覽、信息檢索、路徑分析和地形分析等功能，目前已經(jīng)在城市智能交通系統(tǒng)（ITS）、物流配送系統(tǒng)、車輛導航及監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)字化武器裝備等系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。嵌入式GIS系統(tǒng)設(shè)計除要求體積小、質(zhì)量輕和性能好外，低功耗也成為重要指標，尤其是采用電池供電系統(tǒng)的便攜式產(chǎn)品，低功耗設(shè)計還起到節(jié)能環(huán)保作用。低功耗設(shè)計一般包括硬件低功耗設(shè)計和軟件低功耗設(shè)計兩大方面。硬件低功耗設(shè)計一般選用滿足性能指標要求的低功耗芯片及其電路模塊，并支持單源、低電壓和分區(qū)電源供電方案。除硬件低功耗設(shè)計外，軟件運行控制在一定程度上對系統(tǒng)功耗起著至關(guān)重要的作用。下面基于嵌入式GIS系統(tǒng)自身特性，采用全動態(tài)切換處理工作模式、數(shù)據(jù)調(diào)度、處理坐標數(shù)據(jù)、繪制地圖符號和優(yōu)化關(guān)鍵算法等軟件方法，描述如何降低嵌入式GIS系統(tǒng)運行功耗，以指導類似系統(tǒng)的低功耗設(shè)計。

1、軟件低功耗措施

1.1 全動態(tài)切換處理器的工作模式

嵌入式處理器是硬件系統(tǒng)的核心，運行功耗占系統(tǒng)功耗的大部分。目前，嵌入式處理器一般采用RISC體系結(jié)構(gòu)，通過簡化指令設(shè)計、引人流水線技術(shù)、指令預(yù)取、大量寄存器操作和高速緩存等技術(shù)提高運行效率，并采用低電壓工作模式以降低運行功耗。嵌入式處理器一般為應(yīng)用開發(fā)提供了三種工作模式：運行模式（Run）、空閑模式（Idle）和休眠模式（Standby）。運行模式即正常工作模式，CPU全速運行；空閑模式時CPU是靜態(tài)的，但LCD刷新電路和晶振都工作；休眠模式時CPU的I／O端口禁止，但外部晶振工作。在不同運行模式下，處理器工作時功耗數(shù)值差別較大。以CiⅡus I。0gic公司EP721l（ARM7核）嵌人式處理器為例，開發(fā)手冊中寫到，在18 MHz工作頻率下，運行時消耗電流是20 mA，空閑時消耗電流是6 mA，而休眠時消耗電流3OOμA。

全動態(tài)切換處理器工作模式的目的是在不影響系統(tǒng)正常工作時，通過軟件控制策略盡最大可能使嵌入式處理器工作在空閑或者休眠模式來降低系統(tǒng)功耗。用戶使用產(chǎn)品過程中，人機交互時間較短，cPu需要全速運行時間較少，大部分時間是不需要工作的�；�于產(chǎn)品使用模式，人機交互或者有外部中斷事件需要處理時，控制嵌入式處理器處于運行模式；在其他狀況下，控制嵌入式處理器處于空閑模式或者休眠模式。

嵌入式GIs系統(tǒng)采用消息驅(qū)動機制：系統(tǒng)有消息分發(fā)表明有任務(wù)需要處理器完成，嵌入式處理器工作于運行模式；一旦在一定時間間隔（如2 s）系統(tǒng)未能獲得任何新消息，且其他任務(wù)已經(jīng)完成，則通過軟件編程控制處理器從運行模式切換到空閑模式；如果時問更長（如5 s），還可以進一步切換到休眠模式；在空閑或休眠模式，一旦系統(tǒng)通過外部事件被喚醒，則轉(zhuǎn)入運行模式。如此反復(fù)，構(gòu)成如圖1所示的處理器工作模式切換圖。

1.2 合理調(diào)度數(shù)據(jù)

嵌入式GIS系統(tǒng)中程序代碼和數(shù)據(jù)存放在存儲器中，存儲器訪問也是嵌入式系統(tǒng)功耗的一大部分。有資料統(tǒng)計表明，內(nèi)存?zhèn)鬏斒瞧�今為止CPU完成的操作中代價最高的——一次內(nèi)存?zhèn)鬏斚�耗的能量是一次加法運算的33倍，因此降低系統(tǒng)能量消耗的最主要工作在于，合理組織存儲器中的數(shù)據(jù)和指令代碼，盡量做到寄存器訪問和緩存訪問，減少CPU訪問外部存儲器。隨著存儲技術(shù)理論的發(fā)展和工藝水平的提高，現(xiàn)在存儲器體系結(jié)構(gòu)一般都是三級，而且支持虛擬存儲技術(shù)，如圖2所示。(責任編輯：admin)